dossier NVH moteur [en construction]

[Parpain-dans-la-gueule]

Salut les gaziers.

Je vais vous présenter ici la NVH moteur (Noise, Vibration and Harshness). Un pan un peu méconnu des conceptions et études moteur mais qui  sa première importance pour rendre un moteur équilibré et fiable à moyen et long terme, de plus si vous aimez la musique vous verrez qu'il y a beaucoup de pont entre ces domaines.

Il existe aussi de la NVH électronique mais on n'en parlera pas ici.

 

I - Définitions

  1) : Qu'est ce que la NVH ?

Traduit de l'anglais :

Noise = Bruit

Vibration = Vibration

Harshness = Rudesse

 

à part Harshness je pense que la plupart d'entre vous ont compris ce que cela voulais dire.

Les études NVH consiste par exemple à réduire le bruit qui émane d'un moteur (confort auditif / pollution sonore), le faire empecher de vibrer pour ne pas qu'il se casse (fiabilité) ou au contraire dans certain cas, amplifier certaines composantes du bruit pour donner un bruit résultant sportif.

Le bruit c'est des vibrations mais les vibrations ne sont pas forcément du bruit.

le bruit se défini par la norme du langage français comme une résultante de vibrations aériennes désordonné, à niveau trop élevé (objectif) ou non agréable à entendre (subjectif, comme dirait ton grand-père si tu lui fais écouter du Hard-bignou-trap-médiévalcore).

Je précise bien résultante car le bruit peux être composé de vibrations ordonnées :

exemple : mettre deux chanson en même temps, si tu les écoutes chacune séparément c'est propre et beau mais si tu les met en même temps sans les synchroniser ben ça va faire du caca, ça ne sera pas harmonieux et ça sera désagréable a écouter.

ici il est important préciser que le terme bruit est utilisé pour désigner des vibrations dans un milieux gazeux/ aérien (ce qui peux nous arriver au tympan) et que le terme vibration est utilisé pour les vibrations dans un milieu solidien.

Il faut toujours contextualisé l'environnement pour éviter les quiproco car entre le standard et l'usage il y a un fossé, et cela évite de suite les quiproco, dès lors on peux parlé de vibration aérienne et de bruit solidien.

 

 

    2) : C'est quoi une vibration (aérienne ou solidienne) ?

 

Comme dit notre cher philosophe Wikipédia : Une vibration est un mouvement d'oscillation mécanique autour d'une position d'équilibre stable ou d'une trajectoire moyenne.

C'est-à-dire que c'est un déplacement autour d'un point de référence, par exemple la position initiale d'un atome de dioxygène contenu dans l'air environnent avant qu'on le fasse vibrer. il y a donc une notion de cycle ici car cela se répète comme sur l'animation ci-dessous :

Si vous observez bien les différents points rouge, ils ne bougent que de façon verticale autour d'un point de référence et ne se déplacement pas horizontalement. Dès lors qu'un atome se déplace sans repasser par son point de référence, on parle de souffle (le vent étant considéré comme du souffle).

 

    3) La rudesse (Harshness)

La rudesse est un attribut subjectif lié à l'impact du système étudié sur son environnement, un ressenti déterminé par un jury de    personnes compétentes (des experts acoustiques ayant des doctorats en NVH et plusieurs années d'expérience de ressenti en général) pour y apposer une note, ce qui sert de référence pour savoir en premier lieu si on a réussi à réduire l'impact du système par rapport à un autre système précédent.

Ensuite en second lieu, cela sert à pouvoir se positionner par rapport aux autres constructeurs en faisant des études de benchmarking et qui, suivant la philosophie de l'entreprise, lancera de nouvelles études pour améliorer le système ou pas.

Exemple : Mettre une note sur 5 sur le sirènement de boîte de vitesse (bruit dû aux liaison pignon de boîte de vitesse) que l'on entends dans l'habitacle de la voiture, 5 étant l’absence total de ce bruit et 0 étant un bruit totalement désagréable dans l'habitacle

La voiture obtiens 3.5/5 pour ce bruit, mais la voiture de la même gamme du concurrent obtient 4/5 (les 2 tests  étant fait par le même jury), l'entreprise décide de ne pas lancer de nouvelles études car le bruit entendu dans l'habitacle est très peu perceptible et estime que cela ne jouera pas sur la décision d'achat du client, l'entreprise va donc concentrer ses études autre part.

 

II - Applications

Comme je vous le disait en premier lieu en intro: cela sert à améliorer la fiabilité d'un moteur

Comment ?

Mise en situation...

Imaginez que vous êtes un moteur de scooter (respirez) vous êtes un moteur 2T, un vrai moteur 2T fait d'aluminum et d'acier, vous vous sentez fort et dur comme de... l'acier

Votre propriétaire, Gaëtan, reçois un appel de Robin lui disant de venir au plus vite au Super U de Maubeuge parce que les pack de 40 Kronembourg sont en promo à 7€ et que y'en a plus beaucoup.

S'en suit que Gaëtan vous sors du garage et vous fous un gros coup de kick dans la gueule en guise de bonjour.

"Booww.... Boooww.... VRAOUUUUUMMMMMMMMMM"

L'étincelle a fait son taff, ça ouine, ça fume blanc, la machine du diable est en marche, l'octane coule à flot (mais ça c'est parce que il y a une fuite au réservoir, Gaëtan doit la réparer plus tard, il s'en branle il a eu 200 balles a Noël...)

CB électron dans la poche, poignée dans l'angle, vous voilà partit en compagnie de Don Quichotte à l'assault du rayon bière.

 

Que se passe t'il a ce moment là ?

Tour après tour vous voyez votre pote le piston faire ces cycles d'admission, de compression, de combustion/détente et d'échappement... Ils ne s'arrête jamais... la culasse elle encaisse a chaque tour, silencieuse, l'octane est là et c'est lui le patron.

Par son formidable pouvoir calorifique de 44 500 Joule par gramme, la culasse et son environnement encaisse des Uraken à 360° (cf : conseils bagarre de Johnny Cadillac)

Du coup le piston et la culasse prennent des coup de déflagration, c.a.d des coups inférieurs ou égaux à la vitesse du son, ici pas 340m/s comme dans l'air mais plutôt dans les 1200 m/s car plus le milieu est dense, ici air-carburant compressé, plus le son de déplace vite)

Par effet de pilon (comme un marteau-pilon), le moteur va encaisser le choc à chaque principalement suivant l'axe vertical Z   (voir schéma ci-dessous)

 

c'est a dire que si notre ami Gaëtan dévale à 100km/h pleine balle la descente à 10% de la rue Edouard René, toi petit moteur, tu vas prendre 9000 Uraken/min, c'est à dire 150 coups par seconde, car il y a 1 déflagration/tour

Autrement dit tu vas vibrer à 150Hz (oublie pas que t'es le moteur)

 

Ce 150Hz (valeur arbitraire) sera ici, et seulement ici (pour le cas d'un moteur 2T, pour le 4T c'est encore autre chose) la fréquence fondamentale ou fréquence harmonique 1, ou encore harmonique fondamentale. qu'on appellera "H1" ou "f0".

On l'appelle fondamentale car, je pense, comme l'expression revenir aux fondamentaux équivaut à revenir aux sources. c'est donc la fréquence "source", mais ne dis pas "source" !!! car tu vas te faire taper (en vrai), c'est juste pour l'explication.

 

[suite a venir]

Modifié le 14 décembre 2017 par Parpain-dans-la-gueule
Suite

[Gueko]

Eh beh je ne comprends pas forcément tout tout  mais j’essaie, hâte de voir la suite 

[Invité]

Il y a 17 heures, Parpain-dans-la-gueule a dit :

"Comme dit notre cher philosophe Wikipédia"

Bonjour,
Très intéressant, j'attends avec impatience la suite, surtout s'il y a une partie application pour nos chers 50/70cc.
Bravo, en tout cas avec un peu d'humour ça passe bien.

[fred82000]

salut

pas facile a comprendre tout sa mais très intéressent et instructif 

[Parpain-dans-la-gueule]

Mise a jour

[fred82000]

tu as fait des étude pour apprendre tout sa ?

[Gueko]

Nan il a réfléchit et c’est arriver à lui 

[Invité]

Super parpain! Tu nous mets le suspens avec la partie application  qui n'a pas encore démarré!
 

[fred82000]

@Gueko il aurais pu l'apprendre de par lui même 

[Parpain-dans-la-gueule]

Il y a 3 heures, fred82000 a dit :

@Gueko il aurais pu l'apprendre de par lui même 

J'ai appris par moi même tu as raison mais j'ai été beaucoup aidé aussi

Dans une entreprise il cherchait des BTS et licence vibro-acoustique mais ils ne trouvait personne, du coup avec mon CV de BTS MCI & licence pro moteur environnement j'ai tenté ma chance et c'est passé, du coup le jour je travaillais et le soir j'étudiais des documents techniques mis sur clef USB, le tout chez moi , mais j’allais aussi voir les spécialistes et les expert acoustiques la journée pour leur poser des questions sur le pourquoi comment d'un phénomène (ils adorent ça qu'on leurs pose des questions techniques, tout le monde aime faire le prof dans sa vie ).

Du coup j'ai appris super vite et au bout de 3-4 mois j'avais quasiment rattrapé le niveau

[fred82000]

il y a 17 minutes, Parpain-dans-la-gueule a dit :

J'ai appris par moi même tu as raison mais j'ai été beaucoup aidé aussi

Dans une entreprise il cherchait des BTS et licence vibro-acoustique mais ils ne trouvait personne, du coup avec mon CV de BTS MCI & licence pro moteur environnement j'ai tenté ma chance et c'est passé, du coup le jour je travaillais et le soir j'étudiais des documents techniques mis sur clef USB, le tout chez moi , mais j’allais aussi voir les spécialistes et les expert acoustiques la journée pour leur poser des questions sur le pourquoi comment d'un phénomène (ils adorent ça qu'on leurs pose des questions techniques, tout le monde aime faire le prof dans sa vie ).

Du coup j'ai appris super vite et au bout de 3-4 mois j'avais quasiment rattrapé le niveau

sa ces super une boîte qui pred des risque en prennent un mec qui pourtent par de zéro dans ce domaine la et même si pour moi tout et pas facile a comprendre du premier coup je trouve sa super que tu le partage avec nous